Способ получения н-бутилового спирта из топинамбура


 


Владельцы патента RU 2499051:

Лукина Галина Павловна (RU)
Мангуева Заира Магомедзагировна (RU)
Вагабов Магомед-Загир Вагабович (RU)
Корнеева Ольга Сергеевна (RU)

Способ предусматривает получение н-бутилового спирта путем анаэробного сбраживания ацетонобутиловыми бактериями сусла, полученного из измельченных клубней топинамбура. Изобретение позволяет увеличить выход н-бутилового спирта, сократить время сбраживания и снизить себестоимость получаемого продукта. 2 пр., 1 табл.

 

Изобретение относится к биотехнологии, а именно к способу производства н-бутилового спирта из возобновляемых растительных биоресурсов. Известно, что при сбраживании различных углеводов ацетонобутиловыми бактериями синтезируются одновременно три целевых продукта, получивших общее название органические растворители: н-бутиловый спирт, ацетон и этанол, процентное соотношение которых колеблется в пределах 60:30:10. Это соотношение не является строго постоянным и может варьировать в сторону увеличения выхода того или иного продукта брожения. Наиболее ценный из органических растворителей - бутиловый спирт (н-бутанол). Н-бутанол является усовершенствованным экологически чистым биотопливом и по своим эксплуатационным свойствам ближе к неэтилированному бензину, чем традиционным видам топлива, что позволяет использовать его в качестве добавки к автомобильному топливу.

Известен способ, в результате которого за 68-72 часа брожения на мучных средах ацетонобутиловыми бактериями в культуральной жидкости накапливается 13,5-15,5 г/дм3 органических растворителей, в том числе н-бутилового спирта 9,0-10,0 г/дм3, ацетона 3,5-4,0 г/дм3 и этанола 1,0-1,5 г/дм3 (Промышленный регламент на производство растворителей: ацетона, бутанола и этанола способом брожения. ПР64-35-89, г.Ефремов, 1989).

К недостаткам известного способа производства органических растворителей относятся: недостаточно высокий выход растворителей, в частности, н-бутанола, использование ценного пищевого сырья - муки для сбраживания.

Техническим результатом, достигаемым настоящим изобретением, является повышение выхода н-бутилового спирта в 1,38 раза и сокращение продолжительности процесса брожения на 8 часов. Указанный технический результат достигается тем, что в качестве сырья для получения органических растворителей используют дешевое высокопродуктивное инулинсодержащее растительное сырье - не продовольственного ряда - топинамбур.

Способ осуществляют следующим образом. Топинамбур моют, клубни измельчают на дробилке, измельченную массу смешивают с водой из расчета 4,8% по условному крахмалу (инулину), проводят водно-тепловую обработку измельченной массы при 0,8 атм в течение 20-25 минут, охлаждают до температуры 37±2°C, затем в подготовленное сусло засевают среды ацетонобутиловых бактерий и проводят анаэробное брожение в течение 60 часов при 37°C±2°C. Количество бактериальной культуры составляет 10% от объема среды. В результате брожения получается бражка, в которой содержатся растворители, примесные соединения (органические кислоты и сухие вещества, состоящие из несброженных углеводов, протеина), кроме того, бражка содержит растворенные газы брожения - углекислый и водород. Для выделения растворителей из бражки и разделения друг от друга бражку их подвергают перегонке и ректификации.

Способ получения растворителей иллюстрируется следующими примерами:

Пример 1 (по традиционному способу). Готовят мучной затор путем смешивания ржаной обдирной муки крахмалистостью 46-50% с горячей водопроводной водой из расчета 4,8% по условному крахмалу. Полученную массу разваривают в течение 60 мин и стерилизуют при 1,5 атм водяного пара в течение 1,5 ч. Далее охлаждают сусло до температуры 37±2°C и засевают ацетонобутиловыми бактериями в количестве 10% от объема сусла. Брожение проводят при температуре 37°C в течение 68-72 часа.

Пример 2 (по предлагаемому способу). Для получения органических растворителей топинамбур с содержанием сбраживаемых углеводов 18% и влаги 70% измельчают на дробилке до частиц размером не более 1 мм, затем смешивают с водой из расчета 4,8% по условному инулину, подвергают водно-тепловой обработке при 0,8 атм водяного пара в течение 25 минут. Полученное сусло охлаждают до 37±2°C, засевают ацетонобутиловыми бактериями в количестве 10% от объема сусла. Процесс брожения осуществляют при температуре 37°C в течение 60 часов.

Экспериментальные результаты представлены в таблице.

Таблица
Способ Содержание растворителей, г/дм3 Содержание бутанола, % Время брожения, ч
Ацетон Бутанол Этанол Сумма
Традиционный 43 10,0 1,5 15,6 61,1 68
Предлагаемый 4,2 13,8 1,4 19,4 71,1 60

Как видно из таблицы, предлагаемый способ получения н-бутанола из топинамбура позволяет повысить выход н-бутилового спирта в 1,38 раза по сравнению с контролем и сократить продолжительность брожения на 8 ч.

Способ получения н-бутилового спирта из топинамбура, характеризующийся тем, что предусматривает измельчение клубней до частиц размером не более 1 мм, смешивание измельченной массы с водой из расчета 4,8% по инулину, проведение водно-тепловой обработки при 0,8 атм в течение 20-25 мин и охлаждение, затем полученное сусло засевают ацетонобутиловыми бактериями в количестве 10% от объема сусла и проводят анаэробное брожение в течение 60-66 ч при температуре 37±2°C, после чего полученную бражку подвергают перегонке и ректификации.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области биотехнологии и касается способа биологического получения н-бутанола и микроорганизма Clostridia acetobutylicum, используемого в таком способе.

Изобретение относится к микробиологической промышленности, в частности к получению штамма - продуцента н-бутанола, используемого в качестве органического растворителя, биотоплива и основы для синтеза многих промышленно ценных органических соединений.

Изобретение относится к микробиологической промышленности, в частности к получению штамма-продуцента н-бутанола, используемого в качестве органического растворителя, биотоплива и основы для синтеза многих промышленноценных органических соединений.

Изобретение относится к биотехнологии и генной инженерии и касается ферментативного способа получения 1-бутанола с использованием бактериальной клетки. .

Изобретение относится к микробиологии. .
Изобретение относится к микробиологической промышленности. .
Изобретение относится к микробиологической промышленности. .
Изобретение относится к микробиологической промышленности. .
Изобретение относится к микробиологической промышленности. .
Изобретение относится к биотехнологии. Способ получения комплекса органических растворителей, включающего ацетон, бутанол и этанол, из возобновляемого растительного целлюлозосодержащего сырья включает измельчение до размера частиц 20-80 мкм. Осуществляют предварительное осахаривание измельченного сырья в течение 1-5 ч при 45-55°С. Последующее одновременное осахаривание углеводов и ферментацию получаемых гидролизатов ведут при 28-34оС в течение 45-50 ч под действием биокатализатора. Указанный биокатализатор представляет собой клетки бактерий Clostridium acetobutylicum В-4786, иммобилизованные в криогель поливинилового спирта в виде цилиндрических гранул, имеющих диаметр и высоту 3-5 мм. Способ позволяет увеличить продуктивность процесса до 0,464 г/л/ч и суммарную концентрацию органических растворителей до 23,3 г/л. 3 з.п. ф-лы, 9 пр.

Изобретение относится к области биохимии. Предложен способ получения спиртов и/или ацетона из целлюлозного или лигноцеллюлозного субстрата. Способ включает стадию щелочной предварительной обработки субстрата, содержащую стадию нагрева в присутствии щелочного химического реактива для получения предварительно обработанного субстрата. Стадии доведения рН до значения от 4,5 до 5,5 и ферментативного гидролиза предварительно обработанного субстрата для получения гидролизата, состоящего из жидкой фазы, содержащей сахара, и твердый остаток. Стадию спиртовой ферментации гидролизата, стадию разделения/очистки для получения одного или несколько очищенных спиртов и/или растворителей. Стадию экстракции твердого остатка, стадию кислотной варки для получения одной фракции экстрагированного твердого остатка. Предложенное изобретение обеспечивает улучшение выхода веществ и валоризации твердых осадков. 13 з.п. ф-лы, 2 ил., 5 пр.
Изобретение относится к гидролизной промышленности, в частности к способам очистки гидролизатов лигноцеллюлозного сырья от ингибиторов ацетонобутилового брожения, и может быть использовано при подготовке питательных сред для получения биоэтанола, биобутанола, ацетона. Способ включает обработку гидролизатов группой микроорганизмов, причем в качестве консорциума микроорганизмов используется активный ил канализационных очистных сооружений, предварительно адаптированный к питательному субстрату на основе веществ, ингибирующих ацетонобутиловое брожение. Используется активный ил городских канализационных очистных сооружений, бактериальная компонента которого представлена бактериями родов Pseudomonas (64%), Bacillus (18%), Zooglea (7%), Micrococcus(5%), Chromobacterium (3%), Acinetobacter (2%), Citrobacter (1%). Также используется активный ил канализационных очистных сооружений свиноводческих предприятий, бактериальная компонента которого представлена бактериями родов Nocardia (35%), Rhodococcus (28%), Micrococcus (18%), Pseudomonas (13%), Bacillus (6%). Изобретение позволяет избавиться от ингибирующих факторов в процессе сбраживания гидролизатов лигноцеллюлозного сырья, позволяет избежать коррозии гидролизного оборудования, а также способствует оптимизации микробной культуры. 2 з.п. ф-лы, 4 пр.

Настоящее изобретение относится к способу получения бутанола, который имеет важное промышленное значение как исходное сырье для получения химических и фармацевтических продуктов, а также в качестве растворителя и топлива. Способ включает: стадию А, где содержащий бутанол раствор, полученный путем микробиологической ферментации, фильтруют через нанофильтрационную мембрану и содержащий бутанол раствор выделяют со стороны фильтрата; стадию В, где указанный содержащий бутанол раствор, полученный на стадии А, пропускают через обратноосмотическую мембрану и, таким образом, его концентрируют с тем, чтобы вызвать разделение двух фаз на бутанольную фазу и водную фазу; и стадию С, где бутанол выделяют из указанной бутанольной фазы, полученной на стадии В. Предлагаемый способ позволяет получить бутанол высокой степени чистоты. 9 з.п. ф-лы, 2 ил., 10 табл., 15 пр.

Группа изобретений относится к области биохимии. Предложены способ получения С2-С6спиртов из метансодержащего сырья, оборудование для получения С2-С6спиртов и способ получения топлива для моторизованного транспорта. Способ получения С2-С6спиртов включает риформинг метансодержащего сырья в первом риформере с получением первого потока продукта, включающего CO, H2 и CO2. Риформинг части первого потока продукта и/или части метансодержащего сырья во втором риформере в присутствии пара и кислорода с получением второго потока продукта, включающего CO, H2 и CO2. Бактериальную ферментацию с использованием ацетогенных анаэробных бактерий первого и второго потоков продукта с получением третьего потока продукта, включающего водный раствор С2-С6спирта, питательные вещества и промежуточные продукты реакции, а также четвертого потока продукта, включающего СО, Н2 и CO2. Возврат части четвертого потока продукта в метансодержащее сырье и выделение части С2-С6спирта из третьего потока продукта с получением пятого потока продукта и охлаждение части пятого потока продукта. Возврат части охлажденного пятого потока продукта в ферментер. Способ получения топлива включает осуществление стадий риформинга и ферментации природного газа с получением продукта, включающего С2-С6спирт, выделение части одного С2-С6спирта, сушку выделенного С2-С6спирта. Изобретения обеспечивают высокую степень превращения монооксида углерода, эффективное получение синтез-газа с последующей ферментацией. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл.
Наверх